Энергетические показатели трансформатора

Коэффициент трансформации

Коэффициент трансформации экспериментально определяется из опыта холостого хода.

К энергетическим показателям трансформатора относится КПД трансформатора

КПД трансформатора - это отношение активной (полезной) мощности в нагрузке к потребляемой (активной) мощности трансформатора, т.е.

где, Pмаг=Pгист+Рвих.токи - потери в магнитопроводе трансформатора. Они являются постоянными потерями, не зависящими от тока нагрузки, и включают в себя два вида потерь: потери на "гистерезис" (перемагничивание сердечника трансформатора) и потери на "вихревые" токи (круговые токи Фуко, перпендикулярные направлению основного магнитного потока).С увеличением частоты преобразования возрастают магнитные потери, поэтому используют материалы с малыми удельными потерями и понижают рабочее значение магнитной индукции Вх.

Потери на гистерезис определяются площадью петли гистерезиса:

3 Конструктивные особенности трансформатора

Однофазные трансформаторы классифицируются по типу магнитопровода на броневые, стрежневые и тороидальные.

Броневые сердечники используются при мощности менее 150 [ВА] и частоте до 8 кГц, стрежневые - при мощности от 150 до 800 [ВА] и частоте до 8 кГц, тороидальные – при мощности до 250 [ВА] и частоте свыше 8 кГц. В броневом сердечнике трансформатора основной магнитный поток раздваивается, что приводит к увеличению потока рассеяния. Расположение обмоток на одном (среднем) стержне трансформатора улучшает их сцепление и защищает обмотки от механических воздействий и электромагнитных помех. Такая конструкция обладает наибольшим рассеиванием основного потока (Ф0), поэтому используется при малых мощностях.

В стержневом сердечнике трансформатора для улучшения сцепления обмоток первичную и вторичную обмотки разводят по двум стержням и при намотке чередуют послойно. В такой конструкции поток рассеяния меньше, чем в броневом.

Тороидальная конструкция сердечника трансформатора обладает наименьшим потоком рассеяния, благодаря круговому движения силовой линии основного магнитного потока Ф0 и хорошему сцеплению обмоток (из- за намотки по всему тороиду). Ограничение по мощности связано с плохим охлаждением обмоток и технологическими трудностями изготовления тороида. Поперечное сечение тороида и стержней приближается к округлой форме, что позволяет экономить материал сердечника.

Сердечники магнитопроводов изготавливаются в виде лент, пластин или прессуют из ферромагнитного порошка с добавлением кремния (небольшой процент, так как он придает хрупкость конструкции) для ограничения вихревых токов, перпендикулярных основному потоку. Низкочастотные трансформаторы выполняются из холоднокатанной (анизотропной, изотропной) стали, а также горячекатанной стали.

Холоднокатанная сталь обладает высокой магнитной проницаемостью и малыми удельными потерями на единицу веса, но является дорогостоящим металлом. В анизотропной холоднокатанной стали направление проката диктует направление силовой линии магнитного потока (Ф0) потому, что в перпендикулярном направлении ухудшаются магнитные свойства материала. Горячекатанная сталь более экономичная, но имеет более высокие удельные потери и более низкую магнитную проницаемость (µд). В высокочастотных трансформаторах в качестве материала сердечника используют следующее: феррит, пермаллой, альсифер. Альсифер используется для дросселей сглаживающих фильтров, т.к. имеется запас по намагниченности, пермаллой подвержен механическим воздействиям. Феррит обладает широким диапазоном рабочих частот, поэтому широко используется в импульсных трансформаторах.

Обмотки трансформатора изолируются друг от друга. В конструкции трансформатора они размещаются на каркасе и используется межвитковая, межслойная изоляция (лак, волокно, х/б нитки и.т.д.). Тип изоляции зависит от рабочей температуры. Провода для обмоток имеют прямоугольное или круглое сечение, прямоугольные используются при повышенных токах

Контрольные вопросы.

1. Назначениеоднофазного трансформатора?

2. Принцип действия и устройство?

3. Коэффициент трансформации?

4. Основные технические параметры?

5. Конструкция однофазного силового трансформатора

6 КПД трансформатора – это?

Домашнее задание

1 Выучить материал согласно плану лекции.

2 Ответить на контрольные вопросы.

3 Дополнить конспект лекции, используя литературу:

- Л2 Электропитание устройств и систем телекоммуникации: Учебное пособие для вузов/В.М. Бушуев, В.А. Деминский, Л.Ф. Захаров и др. – М.: Горячая линия – Телеком, 2009. – c 96-109.

-Л3 Набір опорних конспектів з дисципліни « Електроживлення». м. Львів

4 Самостоятельно проработать: Особенности работы трансформаторов при высоких частотах. Планарні трансформаторы, используя методические указания к самостоятельной работе,содержание учебного материала. (приложение1).

Литература

1 Л2 Электропитание устройств и систем телекоммуникации: Учебное

пособие для вузов/В.М. Бушуев, В.А. Деминский, Л.Ф. Захаров и др. –

М.: Горячая линия – Телеком, 2009. –с 215-223.

2 Л3 Набір опорних конспектів з дисципліни « Електроживлення систем

звязку». м. Львів.